FR3075144A1 - Vehicule ferroviaire, systeme ferroviaire et procede de composition de vehicule ferroviaire associes - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un véhicule ferroviaire (12) comportant :
- une pluralité de voitures (13) dont une voiture de tête (16) et un ensemble de voitures à guider (18) dont une voiture de queue (20),
- un système de contrôle (15) de l'intégrité du véhicule ferroviaire (12) comprenant :
+ un émetteur (26) situé à bord de la voiture de queue (20) et configuré pour émettre un signal de contrôle ;
+ une unité de commande électronique (28) située à bord de la voiture de tête (16) et configurée pour recevoir le signal de contrôle et commander l'arrêt du véhicule ferroviaire (12) en cas d'absence de réception du signal de contrôle ;
+ un réseau de communication (29) pour acheminer le signal de contrôle ;
Le signal de contrôle est constitué par un signal chiffré comprenant un code d'identification, l'unité de commande électronique (28) étant configurée pour déchiffrer le signal de contrôle.
Description
Véhicule ferroviaire, système ferroviaire et procédé de composition de véhicule ferroviaire associés
La présente invention concerne un véhicule ferroviaire comprenant une pluralité de voitures dont une voiture de tête définissant une extrémité de tête du véhicule ferroviaire, et un ensemble de voitures à guider reliées à la voiture de tête, l’ensemble de voitures à guider comprenant une voiture de queue située à une extrémité de queue du véhicule ferroviaire opposée à l’extrémité de tête, et un premier système de contrôle de l’intégrité du véhicule ferroviaire pour contrôler l’attachement de chaque voiture de l’ensemble de voitures à guider à la voiture de tête, le premier système de contrôle comprenant un émetteur configuré pour émettre un signal de contrôle, l’émetteur étant situé à bord de la voiture de queue ; une unité de commande électronique configurée pour recevoir le signal de contrôle et commander l’arrêt du véhicule ferroviaire en cas d’absence de réception du signal de contrôle, l’unité de commande électronique étant située à bord de la voiture de tête; et un réseau de communication pour acheminer le signal de contrôle jusqu’à l’unité de commande électronique, ledit réseau de communication comprenant une pluralité de nœuds réseaux, dont au moins un à bord de chaque voiture de l’ensemble de voitures à guider, le réseau de communication étant configuré de sorte que le signal de contrôle transite par au moins un nœud réseau à bord de chaque voiture de l’ensemble de voitures à guider avant de parvenir à l’unité de commande électronique,
Le détachement d’une voiture du reste du véhicule ferroviaire peut avoir des conséquences importantes et entraîner des accidents graves. Le contrôle de l’intégrité du véhicule ferroviaire est donc un élément déterminant pour la sécurité ferroviaire. Ce contrôle d’intégrité du véhicule ferroviaire consiste à contrôler l’attachement mécanique des voitures constitutives du véhicule ferroviaire à la voiture de tête.
Ainsi, il est connu de contrôler l’intégrité du véhicule ferroviaire en temps réel et d’arrêter immédiatement le véhicule ferroviaire en cas de détection d’une rupture de son intégrité. L’arrêt immédiat permet de prévenir ainsi les accidents.
Un tel contrôle de l’intégrité d’un véhicule ferroviaire est décrit par exemple dans EP 1 465 358. Dans ce document, toutes les voitures d’un véhicule ferroviaire sont équipées de plusieurs nœuds réseaux aptes à émettre ou réceptionner un signal de contrôle. Un tel signal de contrôle est transmis en continu à travers le réseau formé par tous les nœuds réseaux. La rupture de l’intégrité du véhicule ferroviaire est détectée par l’absence de réception de signal par un des nœuds réseaux. L’arrêt du véhicule ferroviaire est alors déclenché.
Une telle solution ne permet toutefois pas de se protéger d’interférences avec d’autres véhicules ferroviaires circulant à côté dudit véhicule ferroviaire, ni contre d’éventuelles attaques informatiques contre ledit réseau. De plus, cette solution ne permet pas un accouplage rapide des différentes voitures composant le véhicule ferroviaire, la connexion de chaque module dans le réseau étant longue et compliquée.
Un but de l’invention est de renforcer la sécurité du système de contrôle d’intégrité d’un véhicule ferroviaire, notamment de manière à éviter les interférences extérieures et les attaques informatiques. D’autres objectifs consistent à minimiser le coût d’un tel système, et à permettre un accouplage aisé et rapide des voitures dudit véhicule ferroviaire.
A cet effet, l’invention a pour objet un véhicule ferroviaire, du type précité, dans lequel le signal de contrôle est constitué par un signal chiffré comprenant un code d’identification, l’unité de commande électronique étant configurée pour déchiffrer le signal de contrôle de manière à obtenir le code d’identification
Suivant des modes particuliers de réalisation, le véhicule ferroviaire comprend l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute combinaison techniquement possible :
- le véhicule ferroviaire comprend également un deuxième système de contrôle dont la composition est similaire à celle du premier système de contrôle mais pour lequel l’émetteur correspondant est situé à bord de la voiture de tête et l’unité de commande électronique correspondante est située à bord de la voiture de queue ;
- les nœuds réseaux sont adaptés pour transmettre le signal de contrôle sans le déchiffrer ;
- les nœuds réseaux comprennent des nœuds aérien, dont au moins un à bord de chaque voiture de l’ensemble de voitures à guider, chaque nœud aérien étant doté d’un module de communication sans fil et étant adapté pour dialoguer par voie aérienne avec le ou chaque autre nœud aérien se trouvant à l’intérieur d’un périmètre prédéterminé ;
- pour chaque matériel roulant, au moins un nœud aérien est situé à chaque interface avec un autre matériel roulant ;
- le périmètre prédéterminé est inférieur à la longueur du matériel roulant, de préférence inférieur à 30 m ;
- le module de communication sans fil est compatible avec le protocole Zigbee ou WiFi ou le standard Bluetooth ;
- chaque nœud aérien est configuré pour communiquer avec un terminal mobile d’un opérateur ;
- un code d’identification est associé de manière unique à l’émetteur ;
- au moins un élément parmi l’émetteur, l’unité de commande électronique et les nœuds réseaux est alimenté électriquement de manière autonome par au moins une cellule photovoltaïque et/ou au moins une source d’énergie par vibrations ;
- le véhicule ferroviaire comprend une pluralité d’accéléromètres, chaque nœud réseau étant relié à un accéléromètre ;
- chaque nœud réseau est configuré pour émettre sur le réseau de communication une mesure d’accélération mesurée par l’accéléromètre relié audit nœud réseau ; l’unité de commande électronique est configurée pour recevoir la mesure d’accélération mesurée par chaque nœud réseau, et pour comparer lesdites mesures d’accélération entre elles ; et l’unité de commande électronique est configurée pour émettre un signal d’alerte et/ou déclencher l’arrêt du véhicule ferroviaire dans le cas où au moins deux desdites mesures d’accélération présentent un écart supérieur à une valeur seuil prédéterminée ;
- l’unité de commande électronique est configurée pour émettre sur le réseau de communication une mesure d’accélération mesurée par au moins un accéléromètre situé dans la voiture de tête ; et chaque nœud réseau est configuré pour recevoir ladite mesure d’accélération et comparer cette mesure d’accélération à une mesure d’accélération mesurée par l’accéléromètre relié audit nœud réseau.
L’invention a également pour objet un système ferroviaire comprenant :
- un véhicule de transport de marchandises, chaque nœud aérien dudit véhicule ferroviaire étant configuré pour émettre un identifiant unique associé ;
- un serveur informatique comprenant une base de données, la base de données contenant des informations relatives à des marchandises transportées par le véhicule ferroviaire et, associé à chacune de ces informations, au moins un identifiant unique de nœud aérien ;
- une infrastructure ferroviaire configurée pour permettre la circulation du véhicule ferroviaire, l’infrastructure ferroviaire comprenant au moins une station radio configurée pour recevoir au moins un identifiant unique transmis par au moins un nœud aérien et envoyer un signal d’information comprenant l’au moins un identifiant unique au serveur informatique, le serveur informatique étant apte à déduire de l’identifiant unique la position des marchandises dans l’infrastructure ferroviaire par comparaison avec la base de données.
L’invention a également pour objet un procédé de composition de véhicule ferroviaire comprenant les étapes suivantes :
- juxtaposition d’une voiture à guider à la voiture de tête ou à une voiture liée à la voiture de tête;
- liaison mécanique de la voiture à guider à la voiture de tête ou à la voiture liée à la voiture de tête;
- connexion de chaque nœud aérien de la voiture à guider au réseau de communication par un opérateur au moyen d’un terminal mobile.
L’invention a également pour objet un procédé de composition de véhicule ferroviaire comportant les étapes suivantes :
- juxtaposition d’une voiture à guider à la voiture de tête ou à une voiture liée à la voiture de tête;
- liaison mécanique de la voiture à guider à la voiture de tête ou à la voiture liée à la voiture de tête;
- émission, par l’unité de commande électronique, d’une mesure d’accélération mesurée par au moins un accéléromètre situé dans la voiture de tête;
- réception, par les nœuds réseaux de la voiture à guider, de ladite mesure de l’accélération émise par l’unité de commande électronique;
- pour chaque nœud réseau de la voiture à guider, comparaison de ladite mesure d’accélération émise par l’unité de commande électronique à une mesure d’accélération mesurée par l’accéléromètre relié audit nœud réseau, et
- lorsque ladite mesure de l’accélération émise par l’unité de commande électronique est sensiblement égale à ladite mesure de l’accélération mesurée par l’accéléromètre relié audit nœud réseau, connexion dudit nœud réseau au réseau de communication.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
la Figure 1 est une vue de dessus d’un système ferroviaire selon l’invention ;
- la Figure 2 est une vue schématique de côté d’un véhicule ferroviaire du système ferroviaire de la Figure 1 ;
- la Figure 3 est une vue schématique de côté d’une voiture équipant le véhicule ferroviaire de la Figure 2.
Le système ferroviaire 10 illustré sur la Figure 1 comprend un serveur informatique 11, un véhicule ferroviaire 12 et une infrastructure ferroviaire 14.
Le serveur informatique 11 comprend une base de données.
Le véhicule ferroviaire 12 comporte une pluralité de voitures 13 et un système 15 de contrôle de l’intégrité du véhicule ferroviaire 12.
Les voitures 13 sont composées d’une voiture de tête 16 définissant une extrémité de tête du véhicule ferroviaire 12 et d’au moins une, ici une pluralité, de voitures à guider 18, dont une voiture de queue 20 située à une extrémité de queue du véhicule ferroviaire 12. Avantageusement, le véhicule ferroviaire est un train de marchandises. La voiture de tête 16 est alors constituée par une locomotive et chaque voiture à guider 18 est constituée par un wagon.
Dans un mode de réalisation avantageux, le véhicule ferroviaire 12 est configuré pour circuler dans les deux sens. La voiture de queue 20 est alors également une locomotive apte à remorquer les autres voitures 13 constitutives du véhicule ferroviaire
12.
L’infrastructure ferroviaire 14 comprend des rails 22 et des stations radios 24. Les stations radios 24 sont situées sur le côté des rails 22.
Le véhicule ferroviaire 12 est situé sur les rails 22 et est apte à circuler sur les rails 22.
En référence à la Figure 2, le système de contrôle 15 est configuré pour contrôler l’attachement de la ou de chaque voiture à guider 18, dont la voiture de queue 20, à la voiture de tête 16. A cet effet, le système de contrôle 15 comporte un émetteur 26, une unité de commande électronique 28 et un réseau de communication 29.
L’émetteur 26 est situé dans la voiture de queue 20. Il est configuré pour émettre un signal de contrôle.
Le signal de contrôle est avantageusement chiffré.
L’unité de commande électronique 28 est située dans la voiture de tête 16.
L’unité de commande électronique 28 est avantageusement un équipement autonome qui s’interface avec des équipements de contrôle et de signalisation du véhicule ferroviaire 12.
En variante, l’unité de commande électronique 28 est intégrée directement dans les équipements de contrôle et/ou de signalisation du véhicule ferroviaire 12.
Selon une autre variante, l’unité de commande électronique 28 est configurée pour coopérer avec un dispositif de freinage du véhicule 12 et pour transmettre automatiquement des ordres de freinage au dispositif de freinage pour limiter les risques de rupture de l’intégrité du véhicule ferroviaire 12.
L’unité de commande électronique 28 est configurée pour recevoir le signal de contrôle et commander l’arrêt du véhicule ferroviaire 12 en cas d’absence de réception du signal de contrôle.
En variante, l’émetteur 26 est situé dans la voiture de tête 16 et l’unité de commande électronique 18 est située dans la voiture de queue 20.
Le réseau de communication 29 est apte à acheminer le signal de contrôle émis par l’émetteur 26 jusqu’à l’unité de commande électronique 28. A cet effet, il comprend une pluralité de nœuds réseaux 30. Chaque voiture 13 comprend au moins un de ces nœuds réseaux 30 et le réseau de communication 29 est configuré de sorte que le signal de contrôle transite par au moins un nœud réseau 30 à bord de chaque voiture 13 avant de parvenir à l’unité de commande électronique 28.
Chaque voiture 13 compte avantageusement une multitude de nœuds réseaux 30 permettant une redondance des nœuds réseaux 30. Ainsi, en cas de défaillance d’un nœud réseau 30, le réseau de communication 29 est toujours apte à acheminer le signal de contrôle.
Avantageusement, les nœuds réseaux 30 sont adaptés pour transmettre le signal de contrôle émis par l’émetteur 26 sans le déchiffrer ni le modifier, les nœuds réseaux 30 ne comprenant pas d’algorithme de déchiffrage du signal de contrôle.
Les nœuds réseaux 30 peuvent ainsi être formés par des nœuds simples et standardisés, ne nécessitant pas de dispositifs de chiffrement et de déchiffrement. Les nœuds réseaux 30 ne nécessitent également pas d’un système de sécurité informatique, le signal de contrôle transitant de manière chiffré dans chaque nœud réseau 30. Le coût d’approvisionnement et d’installation des nœuds réseaux 30 est donc faible. De plus, les nœuds réseaux 30 étant standardisés, une grande flexibilité dans la composition des véhicules ferroviaires 12 est possible.
Avantageusement, l’émetteur 26, l’unité de commande 28 et les nœuds réseaux 30 sont alimentés électriquement de manière autonome. Le réseau de communication 29 ne dépend alors pas de l’alimentation électrique du véhicule ferroviaire 12, ce qui rend le réseau de communication 29 plus robuste. L’ajout d’un tel système de contrôle 15 à un véhicule ferroviaire 12 non-équipé est également ainsi simplifié.
A cet effet, chaque voiture 13 contient avantageusement, comme illustré sur la Figure 3, au moins une cellule photovoltaïque 32 apte à alimenter électriquement les éléments qui, parmi l’émetteur 26, l’unité de commande 28 et les nœuds réseaux 30, sont à bord de ladite voiture 13.
En variante ou en option, chaque voiture 13 contient au moins une source d’énergie par vibrations 34 apte à alimenter électriquement les éléments qui, parmi l’émetteur 26, l’unité de commande 28 et les nœuds réseaux 30, sont à bord de ladite voiture 13. La source d’énergie par vibrations 34 transforme l’énergie des vibrations de la voiture 13 en énergie électrique. La source d’énergie par vibrations 34 est par exemple un transducteur piézoélectrique.
Les nœuds réseaux 30 comprennent avantageusement des nœuds aériens 36. Chaque voiture 13 comprend au moins un nœud aérien 36. Chaque nœud aérien 36 est doté d’un module de communication sans fil et est adapté pour dialoguer par voie aérienne avec le ou chaque nœud aérien 36 se trouvant à l’intérieur d’un périmètre prédéterminé. L’utilisation d’un système GPS entre les nœuds réseaux 30 et au moins un satellite n’est pas donc nécessaire, les nœuds aériens 36 communiquant directement entre eux. La connexion des nœuds réseaux 30 est donc assurée en permanence, y compris lors d’un passage du véhicule ferroviaire 12 dans un tunnel par exemple.
Dans un mode réalisation avantageux, le périmètre prédéterminé a globalement une forme sphérique centrée sur le nœud aérien 36 et de rayon avantageusement inférieur à 30 m.
En variante, le périmètre prédéterminé a globalement une forme ellipsoïdale orientée selon la direction du véhicule ferroviaire 12 et/ou une forme ellipsoïdale orientée orthogonalement à la direction du véhicule ferroviaire 12.
Avantageusement, pour chaque voiture 13, au moins un nœud aérien 36, de préférence un seul nœud aérien 36 est situé à chaque interface avec une autre voiture
13.
Avantageusement, le module de communication sans fil de chaque nœud aérien 36 est compatible avec le protocole Zigbee ou WiFi ou le standard Bluetooth.
Chaque nœud aérien 36 est configuré pour communiquer avec un terminal mobile d’un opérateur. Le terminal mobile est par exemple un téléphone portable ou une tablette numérique.
Chaque nœud aérien 36 est apte à se connecter ou se déconnecter du réseau de communication 29 par commande de l’opérateur au moyen dudit terminal mobile.
Le terminal mobile de l’opérateur est apte à afficher l’état du réseau de communication 29 permettant ainsi de diagnostiquer un nœud réseau 30 défectueux.
Chaque nœud aérien 36 est associé à un identifiant unique associé et est configuré pour émettre l’identifiant unique par voie aérienne.
Le véhicule ferroviaire 12 comporte avantageusement une interface hommemachine portée, par exemple, par l’unité de commande électronique 28. L’état de l’intégrité du véhicule ferroviaire 12 est communiqué au conducteur du véhicule ferroviaire 12 ou à un opérateur au moyen de l’interface homme-machine.
Le signal de contrôle est constitué par un signal chiffré comprenant un code d’identification. L’unité de commande électronique 28 est configurée pour déchiffrer le signal de contrôle de manière à obtenir le code d’identification.
Ainsi, le chiffrement du signal de contrôle permet au réseau de communication 29 d’être protégé contre les attaques extérieures. Le signal de contrôle émis par l’émetteur 26 ne peut pas être lu par une personne tierce se connectant sur le réseau de communication 29. La personne tierce ne peut donc pas récupérer le code d’identification et falsifier le signal de contrôle.
Dans un mode réalisation avantageux, le signal de contrôle est chiffré par un code tournant dans lequel la clef de chiffrement échangée entre l’émetteur 26 et l’unité de commande électronique 28 réceptrice du signal n’est pas unique mais change à chaque émission d’un nouveau signal de contrôle. Cette technique de chiffrement empêche toute tentative d’attaque par rejeu. En effet, en cas d’enregistrement et de répétition du signal de contrôle sur le réseau de communication 29 par un utilisateur extérieur, l’unité de commande électronique 28 détecte la mauvaise clef de chiffrement et ne considère pas le signal reçu.
Avantageusement le code d’identification est associé de manière unique à l’émetteur 26.
Ainsi, le réseau de communication 29 du véhicule ferroviaire 12 ne peut pas interférer avec un véhicule ferroviaire 12 additionnel situé à proximité dudit véhicule ferroviaire 12. En effet, même si les nœuds réseau 30 du véhicule ferroviaire 12 et du véhicule ferroviaire 12 additionnel sont aptes à se connecter entre eux et à transmettre les signaux de contrôle respectifs à l’autre véhicule ferroviaire 12, en cas de réception du signal de contrôle du véhicule ferroviaire 12 additionnel par un des nœuds aériens 36 dudit véhicule ferroviaire 12, l’unité de commande électronique 28 détecte le mauvais code d’identification et ne considère pas le signal de contrôle reçu comme valide.
Avantageusement, le véhicule ferroviaire 12 comprend une pluralité d’accéléromètres 38 dispersés avantageusement entre les voitures 13 de sorte que chaque voiture 13 soit équipée d’au moins un accéléromètre 38. Chaque nœud réseau 30 est relié à un accéléromètre 38, ledit accéléromètre 38 étant de préférence embarqué à bord de la même voiture 13 que le nœud réseau 30.
Les accéléromètres 38 sont configurés pour fonctionner durant la phase d’accouplage des différentes voitures 13 ainsi que pendant la circulation du véhicule ferroviaire 12 sur les rails 22.
Chaque nœud réseau 30 est configuré pour émettre sur le réseau de communication 29 une mesure d’accélération mesurée par l’accéléromètre 38 relié audit nœud réseau 30.
La mesure d’accélération est constituée par une mesure instantanée d’une valeur d’accélération ou par un profil d’accélération sur une période de temps donnée.
Avantageusement, l’unité de commande électronique 28 est configurée pour recevoir directement la mesure d’accélération émise par chaque accéléromètre 38.
En variante, l’émetteur 26 est configuré pour recevoir la mesure d’accélération émise par chaque nœud réseau 30. L’émetteur 26 est également configuré pour inclure cette mesure d’accélération dans le signal de contrôle. L’unité de commande électronique est alors configurée pour récupérer, à partir du signal de contrôle, la mesure d’accélération mesurée par chaque nœud réseau 30.
L’unité de commande 28 est également configurée pour comparer lesdites mesures d’accélérations entre elles.
L’unité de commande électronique 28 est ainsi apte à détecter une rupture de l’intégrité du véhicule ferroviaire 12 dans le cas où au moins deux desdites mesures d’accélération mesurées par au moins deux nœuds réseaux 30 divergent significativement. On considère notamment que deux mesures d’accélération divergent lorsque l’écart entre deux mesures d’accélération est supérieur à un seuil prédéterminé, par exemple égal à 10% de la plus grande des deux valeurs d’accélération mesurées. L’unité de commande électronique 28 est également configurée pour émettre un signal d’alerte et/ou pour déclencher l’arrêt du véhicule ferroviaire 12 lorsqu’une telle rupture d’intégrité est détectée. Avantageusement, l’unité de commande électronique 28 est propre à transmettre le signal d’alerte à un central de contrôle du trafic ferroviaire sur les rails 22, qui est alors propre à prendre des mesures de sécurité appropriées, telles que l’arrêt de la circulation de véhicule sur les rails 22 de l’infrastructure.
La détection de la rupture de l’intégrité du véhicule ferroviaire 12 se fait ainsi très rapidement et donc permet une sécurité ferroviaire renforcée.
L’unité de commande électronique 28 est configurée pour émettre sur le réseau de communication 29 une mesure d’accélération mesurée par au moins un accéléromètre 38 situé dans le voiture de tête 16.
Chaque nœud réseau 30 est configuré pour recevoir ladite mesure d’accélération émise par l’unité de commande électronique 28.
Chaque nœud réseau 30 est également configuré pour comparer ladite mesure d’accélération émise par l’unité de commande électronique 28 à la mesure d’accélération mesurée par l’accéléromètre 38 relié audit nœud réseau 30.
Chaque nœud réseau 30 est apte à se connecter au réseau de communication 29 si la mesure d’accélération émise par l’unité de commande électronique 28 est compatible avec la mesure d’accélération mesurée par l’accéléromètre 38 associé au nœud réseau 30.
Selon une variante préférée de l’invention, le véhicule ferroviaire 12 est un train de transport de marchandises.
La base de données du serveur informatique 11 contient alors des informations relatives à des marchandises transportées, lesdites informations étant chacune associée à au moins un identifiant unique d’un nœud aérien 36 du véhicule ferroviaire 12.
Chaque station radio 24 située sur le côté des rails 22 est par ailleurs configurée pour recevoir l’identifiant unique émis par au moins un nœud aérien 36 du véhicule ferroviaire 12 lorsque la station radio 24 se trouve dans le périmètre prédéterminé de l’au moins un nœud aérien 36.
La station radio 24 est également configurée pour, lorsqu’elle a reçu un tel identifiant unique, envoyer au serveur informatique 11 un signal d’information comprenant cet identifiant unique.
Le serveur informatique 11 est alors apte à déduire de ce signal d’information, par comparaison du ou de chaque identifiant unique compris dans ce signal avec la base de données, la position de marchandises dans l’infrastructure ferroviaire 14.
Un premier procédé de composition du véhicule ferroviaire 12 va maintenant être décrit.
Cette composition comprend deux étapes : la création du réseau de communication 29 à partir des différents nœuds réseaux 30 puis le couplage de l’émetteur 26 et de l’unité de commande électronique 28.
La création du réseau de communication 29 se déroule de la manière suivante.
Initialement, une voiture de tête 16 est située sur les rails 22.
Un opérateur créé un réseau de communication regroupant l’unité de commande électronique 28 et les nœuds aérien 36 de la voiture de tête 16 au moyen d’une application dédiée installée sur son terminal mobile.
Avantageusement, l’opérateur associe à ce réseau de communication un identifiant unique qu’il communique à tous les nœuds du réseau.
Une voiture à guider 18 est alors juxtaposée à la voiture de tête 16.
La voiture à guider 18 est ensuite liée mécaniquement à la voiture de tête 16.
Puis l’opérateur équipé d’un terminal mobile se place à proximité de la voiture à guider 18. Lorsque l’opérateur se situe dans le périmètre prédéterminé d’un nœud aérien 36 de la voiture à guider 18, l’opérateur se connecte au nœud aérien 36 au moyen du terminal mobile. L’opérateur reçoit du nœud aérien 36 son identifiant unique associé et un numéro d’identification associé à la voiture 13 comprenant ledit nœud aérien 36. Si les informations reçues par l’opérateur sont cohérentes, il connecte ledit nœud aérien 36 au réseau de communication de la voiture de tête 16 au moyen du terminal mobile et lui communique d’identifiant unique associé audit réseau de communication.
Ensuite, une nouvelle voiture à guider 18 est juxtaposée à la voiture à guider 18 précédemment rattachée. Elle est alors liée mécaniquement à la voiture de tête 16 par l’intermédiaire de la voiture à guider 18 précédemment rattachée, puis ses noeuds aériens sont connectés au réseau de communication précédemment évoqué au moyen du procédé décrit ci-dessus.
Cette étape est répétée pour un nombre quelconque de voitures à guider 18, jusqu’à rattacher une voiture de queue 20. Le réseau de communication ainsi obtenu par l’adjonction des noeuds aériens 36 des différentes voitures 16, 18, 20 constitue le réseau de communication 29.
Tous les noeuds aérien 36 du réseau de communication 29 sont ainsi connectés et peuvent communiquer entre eux. Avantageusement, chaque nœud aérien 36 ajoute l’identifiant du réseau de communication 29 dans les signaux que le nœud aérien 36 émet sur le réseau. Chaque nœud aérien 36 reçoit les signaux émis par d’autres nœuds aérien 36 mais ne transmet le signal reçu au reste du réseau de communication 29 que si l’identifiant lu dans le signal correspond à l’identifiant unique associé audit réseau de communication 29.
Une fois la voiture de queue 20 rattachée, l’émetteur 26 de ladite voiture de queue 20 est couplé à l’unité de commande électronique 28 afin que l’unité de commande électronique 28 identifie le code d’identification de l’émetteur 26 et l’associe à l’émetteur 26. Cette étape constitue le couplage de l’émetteur 26 et de l’unité de commande électronique 28.
Pour ce faire, l’opérateur réalise par exemple le couplage de l’émetteur 26 et de l’unité de commande électronique 28 en branchant l’émetteur 26 directement sur l’unité de commande électronique 28. Une fois le couplage de l’émetteur 26 et de l’unité de commande électronique 28 établi, l’émetteur 26 est débranché de l’unité de commande électronique 28 et positionné dans la voiture de queue 20. Avantageusement, l’émetteur 26 est fixé physiquement sur un nœud réseau 30 de la voiture de queue 20.
En variante, l’opérateur réalise le couplage de l’émetteur 26 et de l’unité de commande électronique 28 au moyen du terminal mobile, l’émetteur 26 restant situé dans la voiture de queue 20.
Selon une autre variante, l’unité de commande électronique 28 est configurée pour être couplée avec un seul émetteur 26 afin d’éviter des problèmes de sécurité dans le cas où des voitures supplémentaires sont ajoutées au véhicule et que l’émetteur 26 n’est pas supprimé.
La composition du véhicule ferroviaire 12 se fait donc de façon aisée, l’obtention du réseau de communication 29 se faisant rapidement au moyen d’un terminal mobile.
Un deuxième procédé de composition d’un véhicule ferroviaire 12 va maintenant être décrit.
Initialement, une voiture à guider 18 est juxtaposée à la voiture de tête 16.
La voiture à guider 18 est ensuite liée mécaniquement à la voiture de tête 16.
L’unité de commande électronique 28 émet sur le réseau de communication 29 la mesure d’accélération mesurée au moment de la liaison mécanique par au moins un accéléromètre 38 situé dans la voiture de tête 16.
La mesure d’accélération est une valeur instantanée ou un profil d’accélération sur une période de temps donnée.
Cette mesure d’accélération est diffusée par au moins un nœud aérien 36 de la voiture de tête 16 et est captée par au moins un nœud aérien 36 de la voiture à guider 18. Ce dernier nœud aérien 36 compare la mesure d’accélération ainsi reçue à la mesure d’accélération mesurée par l’accéléromètre 38 associé audit nœud aérien 36 et se connecte au réseau de communication 29 si lesdites mesures d’accélération sont compatibles.
En variante, chaque accéléromètre 38 émet sur le réseau de communication 29 la mesure d’accélération mesurée au moment de la liaison mécanique.
Chaque nœud aérien 36 de la voiture à guider 18 se connecte au réseau de communication 29 si une des mesures d’accélération reçues est compatible avec la mesure d’accélération mesurée par l’accéléromètre 38 lié au dit nœud aérien 36.
En variante, la connexion de chaque nœud aérien au réseau de communication 29 doit être validée/approuvée par l’opérateur avec son terminal.
Ensuite, une nouvelle voiture à guider 18 est juxtaposée à la voiture à guider 18 précédemment rattachée. Elle est alors liée mécaniquement à la voiture de tête 16 par l’intermédiaire de la voiture à guider 18 précédemment rattachée, puis ses nœuds aériens 36 sont connectés au réseau de communication 29 au moyen du procédé décrit cidessus.
Cette étape est répétée pour un nombre quelconque de voitures à guider 18, jusqu’à rattacher une voiture de queue 20.
Une fois la voiture de queue 20 rattachée, l’émetteur 26 de ladite voiture de queue 20 est couplé à l’unité de commande électronique 28 afin que l’unité de commande électronique 28 associe le code d’identification avec l’émetteur 26. Ce couplage se fait typiquement de manière similaire à ce qui a été décrit pour le premier procédé de composition.
La composition du véhicule ferroviaire 12 se fait ainsi de façon très simple, aucune action d’opérateur n’étant nécessaire afin d’obtenir le réseau de communication 29.
Un procédé de fonctionnement du système de contrôle de l’intégrité 15 va maintenant être décrit.
Initialement, le véhicule ferroviaire 12 circule sur les rails 22, l’intégrité du véhicule ferroviaire 12 étant assurée.
L’émetteur 26 émet en continu un signal de contrôle chiffré comprenant un code d’identification unique associé à l’émetteur 26. Avantageusement, le code d’identification unique est modifié à chaque nouvelle transmission d’information par un algorithme à code tournant.
Le réseau de communication 29 achemine ce signal de contrôle jusqu’à l’unité de commande électronique 28, le signal de contrôle transitant par au moins un nœud réseau 30 de chaque voiture 13. L’unité de commande électronique 28 reçoit et déchiffre le signal de contrôle. L’unité de commande électronique 29 vérifie que le code d’identification unique reçu correspond à celui de l’émetteur 26 avec lequel l’unité de commande électronique 28 est couplé.
Optionnellement, chaque nœud réseau 30 émet dans le même temps sur le réseau de communication 29 une mesure d’accélération mesurée par l’accéléromètre 38 relié audit nœud réseau 30. L’unité de commande électronique 28 récupère la mesure d’accélération mesurée par l’accéléromètre 38 relié chaque nœud réseau 30 et compare lesdites mesures d’accélération entre elles.
Tant que l’unité de commande électronique 28 reçoit le code d’identification unique associé à l’émetteur 26 et tant que les mesures d’accélération restent compatibles, l’intégrité du véhicule ferroviaire 12 est assurée.
En cas de rupture de l’intégrité du véhicule ferroviaire 12, la distance augmente entre les deux voitures 13 de chaque côté de l’interface rompue. Quand la distance entre les nœuds réseaux aériens 36 situés des deux côtés de l’interface rompue dépasse la longueur du rayon du périmètre prédéterminé, la transmission du signal de contrôle entre les deux nœuds réseaux aériens 36 est interrompue. L’unité de commande électronique 28 ne recevant plus le code d’identification unique de l’émetteur 26, elle en déduit la rupture de l’intégrité du véhicule ferroviaire 12 et commande l’arrêt du véhicule ferroviaire 12.
La rupture de l’intégrité du véhicule ferroviaire 12 a également pour conséquence que les mesures d’accélération d’au moins deux nœuds réseau 30 situés de part et d’autres de l’interface rompue vont diverger. Cette divergence va être détectée par l’unité de commande électronique 28 lorsqu’elle compare ces deux mesures d’accélération, laquelle va là aussi en déduire la rupture de l’intégrité du véhicule ferroviaire 12 et commander en conséquence l’arrêt du véhicule ferroviaire 12.
Cette comparaison des mesures d’accélérations permet ainsi une détection plus rapide de la rupture d’intégrité qu’au moyen de la seule rupture de transmission du signal de contrôle. En outre, elle permet une redondance des moyens de contrôle de l’intégrité du véhicule ferroviaire 12.
En variante, l’unité de commande électronique 28 émet seulement un signal d’alerte au moment de la détection de la rupture de l’intégrité du véhicule ferroviaire 12 par comparaison des mesures d’accélération. L’arrêt du véhicule ferroviaire 12 n’est alors déclenché qu’au moment de la détection de la rupture d’intégrité par l’absence de réception du code d’identification.
Grâce à l’invention décrite ci-dessus, il est ainsi possible de renforcer la sécurité du système de contrôle d’intégrité 15 d’un véhicule ferroviaire 12, notamment de manière à éviter les interférences extérieures et les attaques informatiques, tout en minimisant le coût d’un tel système.
Cette invention permet également une composition aisée et rapide d’un véhicule ferroviaire 12 ainsi qu’un fonctionnement du système de contrôle de l’intégrité 15 du véhicule ferroviaire 12 simple, réactif et redondant.
Claims (15)
- REVENDICATIONS1, - Véhicule ferroviaire (12) comportant :- une pluralité de voitures (13) dont une voiture de tête (16) définissant une extrémité de tête du véhicule ferroviaire (12), et un ensemble de voitures à guider (18) reliées à la voiture de tête (16), l’ensemble de voitures à guider (18) comprenant une voiture de queue (20) située à une extrémité de queue du véhicule ferroviaire (12) opposée à l’extrémité de tête, et- un premier système de contrôle (15) de l’intégrité du véhicule ferroviaire (12) pour contrôler l’attachement de chaque voiture de l’ensemble de voitures à guider (18) à la voiture de tête (16), le premier système de contrôle (15) comprenant :+ un émetteur (26) configuré pour émettre un signal de contrôle, l’émetteur (26) étant situé à bord de la voiture de queue (20) ;+ une unité de commande électronique (28) configurée pour recevoir le signal de contrôle et commander l’arrêt du véhicule ferroviaire (12) en cas d’absence de réception du signal de contrôle, l’unité de commande électronique (28) étant située à bord de la voiture de tête (16) ; et + un réseau de communication (29) pour acheminer le signal de contrôle jusqu’à l’unité de commande électronique (28), ledit réseau de communication (29) comprenant une pluralité de noeuds réseaux (30), dont au moins un à bord de chaque voiture de l’ensemble de voitures à guider (18), le réseau de communication (29) étant configuré de sorte que le signal de contrôle transite par au moins un nœud réseau (30) à bord de chaque voiture de l’ensemble de voitures à guider (18) avant de parvenir à l’unité de commande électronique (28), caractérisé en ce que le signal de contrôle est constitué par un signal chiffré comprenant un code d’identification, l’unité de commande électronique (28) étant configurée pour déchiffrer le signal de contrôle de manière à obtenir le code d’identification.
- 2, - Véhicule ferroviaire (12) selon la revendication 1, dans lequel le véhicule ferroviaire (12) comprend également un deuxième système de contrôle (15) dont la composition est similaire à celle du premier système de contrôle (15) mais pour lequel l’émetteur (26 ) correspondant est situé à bord de la voiture de tête (16) et l’unité de commande électronique (28 ) correspondante est située à bord de la voiture de queue (20).
- 3. - Véhicule ferroviaire (12) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les nœuds réseaux (30) sont adaptés pour transmettre le signal de contrôle sans le déchiffrer.
- 4. - Véhicule ferroviaire (12) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les nœuds réseaux (30) comprennent des nœuds aérien (36), dont au moins un à bord de chaque voiture de l’ensemble de voitures à guider (18), chaque nœud aérien (36) étant doté d’un module de communication sans fil et étant adapté pour dialoguer par voie aérienne avec le ou chaque autre nœud aérien (36) se trouvant à l’intérieur d’un périmètre prédéterminé.
- 5. - Véhicule ferroviaire (12) selon la revendication 4, dans lequel le module de communication sans fil est compatible avec le protocole Zigbee ou WiFi ou le standard Bluetooth.
- 6. - Véhicule ferroviaire (12) selon l’une des revendications 4 ou 5, dans lequel chaque nœud aérien (36) est configuré pour communiquer avec un terminal mobile d’un opérateur.
- 7. - Véhicule ferroviaire (12) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel un code d’identification est associé de manière unique à l’émetteur (26).
- 8. - Véhicule ferroviaire (12) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins un élément parmi l’émetteur (26), l’unité de commande électronique (28) et les nœuds réseaux (30) est alimenté électriquement de manière autonome par au moins une cellule photovoltaïque (32) et/ou au moins une source d’énergie par vibrations (34).
- 9. - Véhicule ferroviaire (12) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant une pluralité d’accéléromètres (38), chaque nœud réseau (30) étant relié à un accéléromètre (38).
- 10. - Véhicule ferroviaire (12) selon la revendication 9, dans lequel :- chaque nœud réseau (30) est configuré pour émettre sur le réseau de communication (29) une mesure d’accélération mesurée par l’accéléromètre (38) relié audit nœud réseau (30);- l’unité de commande électronique (28) est configurée pour recevoir la mesure d’accélération mesurée par chaque nœud réseau (30), et pour comparer lesdites mesures d’accélération entre elles ; et- l’unité de commande électronique (28) est configurée pour émettre un signal d’alerte et/ou déclencher l’arrêt du véhicule ferroviaire (12) dans le cas où au moins deux desdites mesures d’accélération présentent un écart supérieur à une valeur seuil prédéterminée.
- 11. - Véhicule ferroviaire (12) selon la revendication 9 ou 10, dans lequel :- l’unité de commande électronique (28) est configurée pour émettre sur le réseau de communication (29) une mesure d’accélération mesurée par au moins un accéléromètre (38) situé dans la voiture de tête (16) ;- chaque nœud réseau (30) est configuré pour recevoir ladite mesure d’accélération et comparer cette mesure d’accélération à une mesure d’accélération mesurée par l’accéléromètre (38) relié audit nœud réseau (30).
- 12, - Système ferroviaire (10) comprenant :- un véhicule ferroviaire (12) selon l’une quelconque des revendications 4 à 6, ledit véhicule ferroviaire (12) constituant un véhicule de transport de marchandises, chaque nœud aérien (36) dudit véhicule ferroviaire (12) étant configuré pour émettre un identifiant unique associé ;- un serveur informatique (11) comprenant une base de données, la base de données contenant des informations relatives à des marchandises transportées par le véhicule ferroviaire (12) et, associé à chacune de ces informations, au moins un identifiant unique de nœud aérien (36),- une infrastructure ferroviaire (14) configurée pour permettre la circulation du véhicule ferroviaire (12), l’infrastructure ferroviaire (14) comprenant au moins une station radio (24) configurée pour recevoir au moins un identifiant unique transmis par au moins un nœud aérien (36) et envoyer un signal d’information comprenant l’au moins un identifiant unique au serveur informatique (11), le serveur informatique (11) étant apte à déduire de l’identifiant unique la position des marchandises dans l’infrastructure ferroviaire (14) par comparaison avec la base de données.
- 13. - Procédé de composition d’un véhicule ferroviaire (12) selon la revendication 6, comportant les étapes suivantes :- juxtaposition d’une voiture à guider (18) à la voiture de tête (16) ou à une voiture (13) liée à la voiture de tête (16) ;- liaison mécanique de la voiture à guider (18) à la voiture de tête (16) ou à la voiture (13) liée à la voiture de tête;- connexion de chaque nœud aérien (36) de la voiture à guider (18) au réseau de communication (29) par un opérateur au moyen d’un terminal mobile.
- 14, - Procédé de composition d’un véhicule ferroviaire (12) selon la revendication 11 comportant les étapes suivantes :- juxtaposition d’une voiture à guider (18) à la voiture de tête (16) ou à une voiture (13) liée à la voiture de tête (16) ;- liaison mécanique de la voiture à guider (18) à la voiture de tête (16) ou à la voiture liée à la voiture de tête (13);5 - émission, par l’unité de commande électronique (28), d’une mesure d’accélération mesurée par au moins un accéléromètre (38) situé dans la voiture de tête (16);- réception, par les nœuds réseaux (30) de la voiture à guider (18), de ladite mesure de l’accélération émise par l’unité de commande électronique (28) ;10 - pour chaque nœud réseau (30) de la voiture à guider (18), comparaison de ladite mesure d’accélération émise par l’unité de commande électronique (28) à une mesure d’accélération mesurée par l’accéléromètre (38) relié audit nœud réseau (30), et- lorsque ladite mesure de l’accélération émise par l’unité de commande électronique (28) est sensiblement égale à ladite mesure de l’accélération mesurée par
- 15 l’accéléromètre (38) relié audit nœud réseau (30), connexion dudit nœud réseau (30) au réseau de communication (29).
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